本项目基于布氏和维氏硬度标准机的研究现状,着力解决布氏维氏硬度标准机试验力加载误差过大这一问题,从而突破布氏维氏一体硬度标准机的关键技术难点。主要通过试验力主轴结构的优化、加载主轴的柔性设计以及低阻低摩擦的主轴导向等方面的研究,从而解决布氏和维氏硬度的试验力加载精度不足这一关键技术难题。最后,研制出适用于布氏维氏一体硬度标准机的主轴关键部件,从而提高布氏维氏一体硬度标准机的计量性能。
本项目完成了布氏维氏一体硬度标准机关键技术的研究任务,开展的研究成果如下:
(1)设计了采用精密滚珠花键做为导向主轴的具有载荷自调节功能的硬度标准机主轴吊挂结构,并且在此基础上进行了加载主轴的柔性缓冲设计,进一步减小了冲击力。该关键技术成功应用至布维一体标准硬度计上,试验力从98.07N至2452N,试验力最大允许误差均小于±0.1%。
(2)针对小力值的硬度试验力误差较大的问题,研制了一套适用于布氏和维氏硬度机主轴的静压气浮轴承导向装置,该导向装置使得主轴具有摩擦力更小、稳定性更高等优点。经实验验证,该装置的试验力在49.03N和98.07N时,其最大允许误差为0.03%,示值重复性最大为0.06%,达到预期。
布氏硬度和维氏硬度的试验力最大允许误差均优于±0.1%。
本项目的开展,解决了布氏维氏硬度标准机目前存在的关键技术难题,为我院今后建立布氏硬度和维氏硬度的工作基准打下了基础,更好地服务我省硬度计量产业,助力我省硬度领域的相关企业提增效益。
本项目在开展过程中,申请专利3项(其中1项发明专利,1项实用新型授权):202311296921.2,一种采用静压气浮轴承的硬度机主轴及硬度机;202322694078.5,一种采用静压气浮轴承的硬度机主轴及硬度机;202321423004.1,一种适用于静重式硬度机具有测力功能的升降机构。发表论文1篇:《静压气浮轴承在标准维氏硬度机主轴上的应用研究》。